VCA

Einleitung

Das Audiosignal von Mikrofonvorverstärker muss nochmal verstärkt werden. Dafür verwenden wir ein VCA, mit steuerbarer Verstärkung.

Konzept

Für die Verstärkung des Eingangssignal wird ein OPV als invertierender Verstärker geschalten. Die Widerstände werden so ausgewählt, dass das Eingangssignal 10-fach verstärkt wird. Der invertierende Eingang des OPVs ist ebenfalls an einem p-Kanal J-FET, welches mit einem Potentiometer gesteurt werden kann, angeschlossen. Somit ist die Verstärkung maximal wenn der J-FET ausgeschalten ist und wird immer kleiner, je mehr Strom durch den J-FET fließt.
Damit die Schaltung mit Single-supply funktionniert wird eine virtuelle Masse anhand eines Spannungsteilers aufgebaut. Zu beachten ist noch, dass ein Abblockkondesator beim OPV verwendet wird um jegliche Störungen zu vermeiden.

Schaltungsentwurf

Somit sieht die Schaltung des VCAs wie folgt aus:

Folgende Bauteile wurden verwendet:

• R1 = 390Ω

• R2 = 820Ω

• R3 = 8,2kΩ

• R4 = 8,2kΩ

• R5 = 8,2kΩ

• R6 = 820kΩ

• R7 = 10kΩ

• C1 = 100nF

• C2 = 100nF

• C3 = 1nF

• C4 = 100nF

• C5 = 100nF

• p-Kanal J-FET J175

• TL072 Operationsverstärker

• 10kΩ Potentiometer

Testung und Aufbau der Schaltung

Simulation

Zunächst wurde die Schaltung in LT-Spice simuliert. Um das Signal, welches vom Mikrofon kommt, zu simulieren wurde ein Sinus Signal verwendet.

Steckbrettaufbau

Da die Simulation ganz gut funktioniert hat, wurde die Schaltung am Steckbrett aufgebaut:

Mit einem Funktionsgenerator und eine Gleichspannungsquelle wurden die Ein- und Ausgangssignale erzeugt und am Oszilloskop gemessen.

Wir sehen, dass das Eingangssignal maximal verstärkt wird, wenn der J-FET ausgeschalten ist:

Bei einer geringeren Spannung am J-FET wird das Eingangssignal weniger verstärkt: